800V高压平台，激活SiC一池春水

来源:宽禁带半导体技术创新联盟发布时间:2023-02-143202浏览

需求端：碳化硅价格甜蜜点将至，800V 平台为主要驱动因素

EV/HEV是未来SiC功率器件的主要驱动力。其中碳化硅器件下游应用主要包含主逆变器、DC-DC、OBC、DC-DC。对于电动汽车，不同应用部件对于车规级功率器件的功率等级要求不同，其中主逆变器功率要求最高，也是碳化硅器件可靠性要求最高的环节。

800V高压平台加速落地，2022-2023年快速上量有望激活SiC一池春水。800V高压快充平台为解决里程焦虑的破局者，国内外车企从2021年起掀起一轮800V平台车型发布潮，国内造车新势力及传统汽车厂商旗下的智能电动品牌纷纷入场，以抢攻大功率快充高地。伴随高压平台逐渐落地，具有耐高压、低阻抗、无拖尾电流等优势的SiC有望成为首选。
图 12：全球车厂800V平台Roadmap

资料来源: 信达证券研发中心整理
原料降价叠加优异性能，SiC有望突破成本藩篱，SiC MOSFET或将于2023H2达到价格甜蜜点，带动更多车端逆变器应用。
基于碳化硅电驱动系统可降低4.43%的典型城市工况行驶电耗的假设，由于Si方案提高续航需增加电池容量并在一定程度上增加电耗，因此若等效SiC方案的续航，Si方案需明显提高电池容量，从这一方面来看SiC方案可以节约电池容量扩大所带来的成本提升。若SiC晶圆价格年降10%左右，则有望在2023H2获得正的成本节约值，SiC MOSFET 6寸晶圆价格3518美元/片时整体效益达到平衡。
此外，我们也进行了行驶电耗降低4.43%情况下不同电池容量及续航里程情况下碳化硅方案成本节约测算。在2022年的SiC和Si的单车成本差距水平下，电池容量在70kWh以上的车型如果系统效率提升可达6%以上，SiC方案会更具有成本优势；2023年叠加原材料价格下降的趋势，系统效率提升4%以上即可使得提效节约的成本覆盖SiC器件成本。

需求测算假设：由于行业对800V渗透率意见不一，我们参考NE时代给出的800V渗透率并给予一定浮动，后文我们将在其他应用测算的市场空间合计基础上，给予各车型800V渗透率±15%的弹性测算，提供国内碳化硅器件整体区间指引。

乘新能源车之风，功率碳化硅器件市场扬帆起航。根据我们的测算，在800V平台+SiC双重渗透下，我们预计国内SiC功率器件市场规模将在2023/2024/2025/2026年分别达到 5.30/9.23/15.71/25.59亿美元，CAGR高达69.02%。我们以WolfSpeed FY2021给出的全球车载SiC器件市场空间计算国内占比，验证测算的准确性，22/24/26E占比分别在33.12%/49.11%/55.63%，到2026年占比与国内新能源车销量占比基本一致。

除新能源车将显著带动碳化硅市场需求外，光伏逆变器、高压充电桩、轨交电网等其他应用也将为碳化硅市场创造增量。其中，光伏方面，未来光伏设备的技术发展趋势是提高功率，减小体积与质量和提高稳定性。光伏逆变器是保障光伏发电系统高效、经济和稳定运行的重要一环。低阻抗、适应高频高压环境工作SiC材料将在光伏发电领域有巨大潜力。我们预计国内光伏板块SiC市场空间23/24/25/26年分别为2.99/7.34/11.61/16.85亿美元。

根据上述测算，我们总结国内碳化硅市场空间合计情况如下，并给予800V渗透率的弹性测算。23/24/25/26E国内合计碳化硅市场空间分别在9.62/18.29/29.48/45.16亿美元，CAGR在67%，其中2026年新能源车占比约为57%，光伏占比37%，为两大主要市场。
在各车型800V渗透率*（1±15%）的情况下，合计碳化硅器件市场空间较中性预测变动区间在±10%范围内， 800V渗透为碳化硅空间的关键影响指标。此外，我们认为，光伏SiC的加速渗透或将进一步为SiC市场空间提供超额机会。

产业链价值量：
22-25E降价假设下碳化硅器件各环节价值几何？

碳化硅衬底价值量较硅基晶圆呈现显著提升，其中 MOSFET 产品更重器件设计。以各环节价格为基础数据，我们发现，在硅基晶圆中（以12寸3D NAND为例），衬底及外延分别占比4.69%/5.22%，前道设计及制造占比90%。而6寸碳化硅二极管中衬底占比显著提高至40%。与器件设计制造基本一致；6寸SiC MOSFET则向器件设计端倾斜，占比提升至62.5%，我们测算的MOSFET结构情况与Yole给出的1200V产品结构基本一致。